
- •1 Отпика
- •1.1 Развитие взглядов на природу света. Световые волны
- •1.2. Отражение и преломление плоской волны на гранях двух диэлектриков
- •1.3. Полное внутренне отражение
- •1.4. Соотношение между амплитудой и фазой
- •2 Интерференция
- •2.1 Явление интерференции. Сложение колебаний
- •2.2 Ширина интерференционных полос
- •2.3 Способы наблюдения интенсивности делением волнового фронта волны
- •2.4 Способы получения когерентных пучков делением амплитуды
- •Полосы равной толщины
- •2.5 Применение интерференции
- •Определение малых удлинений тел при их нагревании
- •3 Дифракция
- •3.1 Принцип Гюйгенса-Френеля
- •3.2 Прямолинейность распространения света. Зоны Френеля
- •3.3 Дифракция от среднего отверстия
- •3.4. Дифракционная решетка
- •4 Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
- •4.1 Дисперсия света
- •4.2 Электронная теория дисперсии света
- •4.3 Поглощение (абсорбция света)
- •4.4 Рассеяние света
- •5 Квантовые свойства света
- •5.1 Виды фотоэлектрического эффекта
- •5.2 Законы внешнего фотоэффекта (законы Столетова)
- •5.3 Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
- •5.4 Применение фотоэффекта
- •Заключение
- •Список использованных источников
Определение малых удлинений тел при их нагревании
Используем
для этого интерференционный дилатометр,
состоящий из кольца
,
изготовленного из кристалла кварца с
известными термическими свойствами.
Внутрь кольца исследуемое веществоВ.
Кольцо
закрыта эталонной стеклянной пластиной
.
Клинообразный воздушный зазор между
эталонной пластиной и исследуемым
веществом освещается монохроматическим
светом. При нагревании вследствие
большого различия коэффициента теплового
расширения кварца и исследуемого
вещества толщина клинообразно воздушный
зазор уменьшится. Это приводит к смещению
соответствующих полос. Так как смещение
на одну полосу соответствует изменению
разности хода на
,
то зная величину смещения, сможем
определить изменение толщины зазора,
и величину удлинения исследуемого
вещества. Зная изменение
,
можем вычислить коэффициент минимального
расширения.
3 Дифракция
3.1 Принцип Гюйгенса-Френеля
Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути. Биография дифракции волн может попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, протекать через небольшое отверстии в экранах.
Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса: каждоя точка до которой доходит световая волна, становится в свою очередь источником центром вторичных волн. Поверхность, огибающая эти вторичные волны, определяет фронт волны в этот момент времени. На основе этого принципа Гюйгенс объяснил законы отражения и преломления света.
Например
знаем волновая поверхность в момент
времени
,
в следующий момент времени
,
чтобы найти волновую поверхность нужно
каждой точке волновой поверхности
времени
,
как источник вторичных волн. Поверхность,
касательная ко всем вторичным волнам,
представляет собой волновую поверхность
в следующий момент
.
Но из опыта известно, что предметы, освещенные светом от точечного источника, дают резкую тень, и следовательно не отклонялся от прямого распределения. Теория Гюйгенса не дает ответ на этот вопрос, так как не касается амплитуды, а следовательно и интенсивности, а говорит только об направлении волн. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, световая волна, возбуждается каким-либо источником, много больше представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн.
Принцип Гюйгенса-Френеля: волновая поверхность не просто огибающая вторичных волн, но и результат их интерференции.
3.2 Прямолинейность распространения света. Зоны Френеля
Принцип Гюйгенса-Френеля в рамках волновой теории дает больше ответить на вопрос о прямолинейном распространении света. Френель решил эту ситуацию, рассмотрев интерференцию вторичных волн и применив прием, получивший название метода зон Френеля.
Найдем в произвольной точке М амплитуду световой волновой, распространяется в однородной среде из точечного источника S.
Согласно
принципа Гюйгенса-Френеля заменим
действие источника S
действием воображаемых источников,
расположенного на вспомогательной
поверхности P,
являющейся поверхностью фронта волны,
идущей от S.
Френель разбил волновую поверхность P
на кольцевые зоны такого размера, чтобы
расстояния до краев зоны до M
отличались на
:
Так
как колебание от соседних зон, приходят
в точку M,
отличается на
,
то до точкиM
они приходят в противофазе, т.е. эти
колебания будут взаимно ослаблять друг
друга. Поэтому результирующая амплитуда:
(3.1)
Для оценки амплитуду найдем плоскости зон Френеля.
тогда
;
-
мало
Площадь
сферического сегмента
.
Площадь треугольной зоны
не
зависит от
,
т.е. площади зон Френеля
одинаковы.
Френель
предположил, что амплитуда
колебаний, возбуждение в точке
может убывает с ростом
,
т.е.
Фаза колебаний, возбуждающих соседними зонами отличаются.
тогда из (3.1)
Следовательно,
всей волновой поверхности на точку
сводится к действию ее малого участка,
меньшего центральной зоны.
Т.е.
если на пути волны поставить экран,
открывающий только первую зону Френеля,
то амплитуда в точке
увеличится в два раза, а интенсивность
в четыре. Колебания от интенсивных
нечетных зон Френеля находятся в
противофазе и следовательно ослабляют
друг друга, следовательно прямолинейность
распространение света.